ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が系外惑星 L 98-59 d 内にマグマと硫黄の広大な海を検出

1 min de leitura
James Webb Foto: James Webb - Vadim Sadovski/Shutterstock.com

天文学者らは、天体 L 98-59 d がその内部に硫黄化合物で飽和した大気を伴う地球規模の溶岩の海を抱えていることを示す確かな証拠を特定した。この星は地球の太陽系から 35 光年の距離に位置し、科学で知られている従来の惑星形成パターンとは異なる物理的特性を示します。

最近の分析は、軌道上の機器からの赤外線捕捉技術と地上基地で実施される高精度測定を組み合わせた共同宇宙監視活動の結果である。この物体は地球の直径の 1.6 倍に相当する大きさを持ち、赤色矮星に分類される星の周りを軌道をたどります。

捕捉されたデータの詳細な調査により、この星の比率が異常な全球密度であることが実証され、内部の地質学的構造に関する具体的な研究が促進されました。調査では、ガス状エンベロープ内に高濃度の硫化水素が存在し、表面が永久溶融状態にあることから生じる継続的な化学反応が示されています。

主星の重力の影響と放射線

L 98-59 d が存在する宇宙環境は赤色矮星によって支配されており、赤色矮星は太陽よりも温度が低い小さな恒星のカテゴリーですが、紫外線と X 線の強力な放出を特徴としています。星とその光源が極端に近づくと、タイダルロックと呼ばれる物理現象が発生します。これは、半球の一方が常に照らされて加熱されたままになる重力ロックで、反対側は完全な暗闇と極度の寒さになります。この軌道力学により、地球の全長にわたって厳しい温度勾配が確立され、昼側の地殻が冷却される可能性がブロックされ、地質時代を通じて岩石マントルが液体状態に維持されることが保証されます。

恒星のエネルギーに途切れることなくさらされることは、恒星内で記録される大気活動や地質活動を推進する中心的な機構として機能し、ケイ酸塩物質の固化を防ぎ、内部加熱の一定サイクルを促進します。この極限環境の特徴には、次のような運用上の要因が含まれます。
* 照射された表面の大部分に硬くて連続したクラストが存在しない。
* 揮発性ガスが溶融内部から上層へ絶えず放出されます。
* 液体マントルと気体エンベロープの間の直接的な熱力学的相互作用。
* 重鉱物の蒸発による大気の化学組成のモデル化。

大気力学と化合物の光化学

この星のガス状の外皮には硫黄元素が圧倒的に多く含まれており、大気圏の最も高度で高レベルの硫化水素が記録されています。この化学構造は、従来の岩石惑星の特徴である窒素と酸素が豊富な大気とは直接的な対照をなしています。

中心星から放出される紫外線の電荷は、惑星環境の光化学において決定的な役割を果たします。高エネルギー光子が揮発性化合物の分子と衝突すると、化学結合が破壊され、硫黄ガスが宇宙空間に放出されます。

恒星風によって引き起こされる大気浸食の継続的なプロセスにもかかわらず、この星は水素が強力に存在する高密度のガス層を維持しています。研究に適用された物理モデルは、この安定性が下にあるマグマオーシャンからの新しいガスの途切れのない注入によって起こることを示しています。

硫黄元素は溶融岩石内に大量に保持されたままとなり、真空宇宙への完全な散逸が妨げられます。溶けたマントルと大気の間で物質が絶え間なく交換されることで、これらの化合物の長期的な存在を保証するフィードバック システムが確立されます。

マントルの構造と重元素の保持

内部構造のマッピングによると、この星のマントルはほぼ完全に溶融ケイ酸塩で構成されており、深さ数千キロメートルに達する地球規模のマグマの海を形成していることが示唆されている。この液体岩区画は高効率の化学反応器として機能し、数十億年の惑星進化の間に重元素や揮発性元素を捕捉することができます。

全球低密度指標は、巨大な金属核が存在しないことを示しており、マグマの質量が天体の全半径の 70% から 90% の間を占めていることを示しています。熱力学シミュレーションによると、この海の底の極端な圧力と温度がケイ酸塩の特性を変化させ、通常なら噴出されるであろう膨大な量のガスを溶解できるようになります。

分光法とデータ横断技術

L 98-59 d の化学的および物理的特性を捕捉するには、最先端の宇宙望遠鏡に設置された分光器の高感度が必要でした。これらの機器は、中心星が軌道通過運動中に惑星の大気を通過するまさにその瞬間に、中心星からの光を記録します。

このフィルターを通した光に存在するスペクトルの特徴を解読することで、研究者は硫化水素やその他の揮発性物質の化学的指紋を分離することができました。測光測定値により、赤外線スペクトルのさまざまな帯域における大気の不透明度のレベルに関する正確なデータが得られます。

宇宙で収集された情報は、地球上の天文施設によって実行される動径速度測定と交差するプロセスを経ます。これらの方法論を統合することで、物体の質量を正確に計算し、その異常な構造密度を確認することが可能になりました。

軌道形成と移動軌跡

惑星系の起源は、約 50 億年前、揮発性物質と原始状態の氷が高濃度に存在する原始惑星系円盤の領域で発生しました。開発の初期段階では、この星は海王星以下の物理的特徴に似た物理的特徴を示し、現在測定されているものよりもかなり大きなガスエンベロープを誇っていました。

赤色矮星に向かう軌道移動のプロセスにより、数千年にわたって元の大気のかなりの部分が蒸発しました。重力摩擦によって発生した熱と恒星放射線への直接曝露によって内部冷却が妨げられ、今日の地質の特徴であるマグマオーシャンが固まりました。

天文分類学への影響

この星の特性に関する詳細な文書は、中小規模の世界を分類するために天文学によって現在適用されている分類分類システムが、天の川銀河に存在する地層の実際の多様性をカバーするために更新される必要があることを示しています。分析された天体は、地球や火星のような固体表面を持つ岩石惑星を定義する厳密な基準を満たしておらず、小型ガス巨人として分類されるのに必要なガス質量も持っていない。科学的調査は、永遠のマグマオーシャンと硫黄の広大な地下埋蔵量によって支配された天体が、完全に独立した地質学的および大気クラスを構成していることを示しています。このパターンの特定は、この内部構造を持つ惑星が、銀河系の恒星人口の圧倒的多数を占める赤色矮星の周りに構築された軌道系で頻繁に発生する可能性があることを示唆しており、宇宙の揮発性元素の分布を理解するためには、新しい研究パラメータの定式化が必要となる。

生物学的および環境パラメータ

極端な表面温度測定基準は、恒星放射線の絶え間ない照射と硫化水素で飽和した大気の高い毒性と組み合わされて、地球生物学に基づく生命体の発生や維持の実行可能性を排除します。次の宇宙観測キャンペーンの方向性は、惑星系の形成と進化を説明する数学的モデルを改善することを目的として、これらの住みにくい大気の厳密な地図作成と内部の地質学的メカニズムの解読に焦点を当て続けることになる。

Maria Clara é colaboradora da redação do Mix Vale, portal de notícias com cobertura de Brasil e mundo. Produz conteúdo nas editorias de economia e benefícios, com foco em informação de serviço para o leitor brasileiro. Escreve para o portal desde 2016: Formação: Atriz.

Notícias relacionadas